5.3 利用传感器及放大电路制作简单的自动控制装置 讲义 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

利用传感器和放大电路制作简单的自动控制装置 ——人教版高中物理选择性必修二 姓名： 单位： 使用教材： 高中物理人教版选择性必修二第五章第三节 题目： 利用传感器和放大电路制作简单的自动控制装置 一．实验教学分析 1. 教学内容分析 本节课程主要学习传感器在实际生活中的应用，是在前两节课程知识的基础上将传感器从理论应用到实际，一方面学生需要体会传感器在不同电路中的功能，另一方面要求学生能够分析含有传感器的不同电路，并进行必要的定量计算，体会非电学量转换成电学量的好处。 2. 学生学情分析 日常生活中同学们虽然接触过很多传感器，但并不理解其原理，更不明白三极管的放大和开关作用，故此从简单的光控电路出发，引导学生学会简单的控制电路。 二．实验教学内容 1. 教学目标 物理观念∶了解光控电路的实验电路图及工作原理。 科学思维∶学会分析含有传感器的电路，用科学的思维方式，来解决问题。 科学探究：通过对光控电路的实验操作，提高实际动手能力的同时学会自己 分析问题、解决问题，培养探究科学问题的兴趣。。 科学态度与责任∶通过学习传感器在生产、生活中的应用，体会科学对社会 发展的推动作用。 2. 教学重难点 教学重点：了解光控电路的实验电路图及工作原理。 教学难点：通过学习光控电路的实验过程及原理能够制作简单的自动控制装置。 3. 教学过程 新课引入： 1 传感器是构成自动控制系统的必要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地捕捉和转换，那么一切控制将无法实现。 一、传感器的种类与组成 磁光效应传感器 光感传感器 仿生传感器 水质 PH 传感器 紫外线传感器 传感器是构成自动控制系统的必要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地 捕捉和转换，那么一切控制将无法实现。 二、放大电路 晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。 三极管由三个电极组成：发射极 e、基极 b 和集电极 c，有 NPN 型和 PNP 型两种。 三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流此 外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用。 2 三．实验案例 实验 1 光控开关 光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。怎 样能够在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天 明时自动熄灭? 1.实验器材和装置 三极管∶ 作为放大电流，以及控制电路通断的作 用 RG∶光敏电阻 二极管∶ 模仿路灯 为了能够驱动更大功率的负载，如采用小灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启、闭另外的供电电路。 2.电路工作原理 强光→RG 很小→三极管不导通→小灯泡不亮。 弱光→RG 很大→三极管有大电流→小灯泡亮。 3.实验操作 ①按照图所示连接电路，检查无误后，接通电源。 ②遮挡 R，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管 LED 发光。 ③让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管 LED 熄灭。 如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。 3 实例 2：声控开关 声控灯电路图及实物图 实例 3：门窗报警器与火灾报警器 门窗防盗报警装置 火灾报警器装置 四．教学反思 1. 教学特色： 本节课的突出特点是充分利用先进的实验设备，努力创造条件满足学生在探究生命物质 基础方面更高层次的学习需要，大大提高了学生的实验能力，丰富了学生的学习经历。 学习内容与生活实际密切结合，使学生深切体会到技术的价值；引导学生关注社会，关 注科学进步的重要性。 与信息技术有效整合，大大提高实验效率，效果好，交互充分，并可保存实验过程的宝 贵资料。 2. 存在的问题及思考： 本课就是为了让学生多动手进行实验操作，但是发现我们学生的动手能力是非常差。这 4 就需要老师在讲解完各个器件的功能和作用之后，还要进行一次示范，之后还要全程指导学 生做实验。组装完实验后帮助学生找到实验不成功的原因等。 5 学科网（北京）股份有限公司 $$